多无人机自主协同决策快速集成系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多无人机自主协同决策快速集成系统。其中，该系统包括地面监控中心、通信系统和板载飞行任务管理系统。地面监控中心包括：人机交互接口和自主协同决策模块；自主协同决策模块包括：威胁评估模块、任务规划模块和自主决策模块；其中，任务规划模块包括：编队任务分配模块、自主任务规划模块和多机协商模块；板载飞行任务管理系统包括指令解析与执行模块、指令打包模块、数据类型转换模块、航点存储与管理模块、自主航迹规划模块、无人机SDK控制模块；无人机SDK控制模块被配置为控制无人机。通过本发明专利技术实施例解决了如何实现多无人机自主协同快速集成应用，系统的模块化以及提高系统的人工智能性能的技术问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术实施例涉及飞行器控制
，尤其是涉及一种多无人机自主协同决策 快速集成系统。
技术介绍
近些年，随着无人机，特别是四旋翼无人机的快速发展，无人机的应用领域越来越 广泛，除了传统的航拍等消费领域外，无人机在多无人机协同、边境安全监控、警用安防、农 业植保、灾害救援等特种领域的应用需求越来越强烈。而随着应用环境的日趋复杂，多无人 机协同完成任务比单机执行任务拥有越来越明显的优势，如在警用安防领域，多无人机协 同便于警务人员在第一时间快速锁定危险目标;在农业植保领域，多无人机协同可显著减 少操作人员，提高作业效率。然而，多无人机协同带来了大量复杂的决策与控制问题，如无 人机角色分配与协同规划，大量态势信息的分析、融合与数据表示，多无人机系统的无线通 信，完善的地图导航跟踪，实时的决策推理等。 针对多无人机的协同作业，现有的无人机系统存在以下不足：（1)以世界范围内广 泛使用的Mission Planner、QGroundControl等开源地面站为例，目前的地面监控系统都是 面向单机应用的，通信多采用一对一的点对点通信，不易扩展，且功能较为单一，不具备多 机航路规划、航迹跟踪、态势评估等功能；（2)以大疆、极飞等知名无人机公司的地面监控系 统为例，目前的地面监控系统往往是针对特定型号的无人机设计的，与无人机的硬件和飞 控固件深度耦合，很难移植到新的无人机平台上，系统灵活性不足；（3)现有地面监控系统 的自主性和智能化程度较弱，缺乏面向多机任务的模块化算法设计。 有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术实施例的主要目的在于提供一种多无人机自主协同决策快速集成系统，其 至少部分地解决了如何实现多无人机自主协同快速集成应用，系统的模块化以及提高系统 的人工智能性能的技术问题。 为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了以下技术方案： -种多无人机自主协同决策快速集成系统，所述系统至少包括:地面监控中心、通 信系统和板载飞行任务管理系统;其中： 所述通信系统被配置为实现所述地面监控中心与所述板载飞行任务管理系统之 间的无线通信； 所述地面监控中心包括:人机交互接口和自主协同决策模块； 其中： 所述人机交互接口被配置为接收用户指令和知识数据，并将所述用户指令和所述 知识数据发送至所述自主协同决策模块;其中，所述用户指令包括本机指令和友机指令，所 述知识数据包括现场态势数据及目标融合数据； 所述自主协同决策模块包括:威胁评估模块、任务规划模块和自主决策模块；其 中，所述任务规划模块包括:编队任务分配模块、自主任务规划模块和多机协商模块； 其中： 所述威胁评估模块被配置为根据所述目标融合数据，生成态势和威胁数据、任务 和航路数据、威胁评估数据，并将所述态势和威胁数据、所述任务和航路数据发送至所述任 务规划模块，以及将所述威胁评估数据发送至所述自主决策模块； 所述多机协商模块被配置为根据所述友机指令、所述现场态势数据以及所述任务 和航路数据，生成多机协商数据，并将所述多机协商数据发送至所述编队任务分配模块和 所述自主任务规划模块； 所述编队任务分配模块被配置为根据所述本机指令、所述态势和威胁数据、所述 多机协商数据、所述现场态势数据及自主任务规划数据，生成编队任务分配数据； 所述自主任务规划模块被配置为根据所述态势和威胁数据、所述现场态势数据、 所述多机协商数据、所述编队任务分配数据及所述自主决策数据，生成所述自主任务规划 数据； 所述自主决策模块被配置为根据所述自主任务规划数据、所述现场态势数据及所 述威胁评估数据，生成自主决策数据，并将所述自主决策数据经由通信系统发送至所述板 载飞行任务管理系统，以及将所述自主决策数据反馈至所述自主任务规划模块； 所述板载飞行任务管理系统包括指令解析与执行模块、指令打包模块、数据类型 转换模块、航点存储与管理模块、自主航迹规划模块、无人机SDK控制模块； 其中：所述指令解析与执行模块被配置为对由所述地面监控中心经所述通信系统发送 来的指令进行解析，并根据解析的指令，调用所述无人机SDK控制模块;其中，所述指令包括 所述自主决策数据； 所述指令打包模块被配置为对由所述数据类型转换模块转换后的无人机状态信 息进行打包，并将打包后的数据经所述通信系统发送至所述地面监控中心； 所述数据类型转换模块被配置为对所述指令解析与执行模块解析后的指令进行 数据类型转换，并在转换结果中含有航点信息时将所述转换结果发送至所述航点存储与管 理模块，否则直接将所述转换结果发送至所述无人机SDK控制模块；航点存储与管理模块被配置为对所述航点数据进行管理与存储并将所述航点数 据发送至所述自主航迹规划模块； 所述自主航迹规划模块被配置为根据所述航点数据生成航迹数据并将所述航迹 数据发送至所述无人机SDK控制模块； 所述无人机SDK控制模块被配置为根据所述转换结果或所述航迹数据来控制所述 无人机。 与现有技术相比，上述技术方案至少具有以下有益效果：本专利技术实施例通过对地面监控中心、通信系统和板载飞行任务管理系统进行模块 化设计，并且，将地面监控中心配置为包括人机交互接口和自主协同决策模块;其中，自主 协同决策模块包括:威胁评估模块、任务规划模块和自主决策模块;其中，任务规划模块包 括:编队任务分配模块、自主任务规划模块和多机协商模块，提高了系统的人工智能性能。 另外，还将板载飞行任务管理系统配置为包括指令解析与执行模块、指令打包模块、数据类 型转换模块、航点存储与管理模块、自主航迹规划模块、无人机SDK控制模块；由此，可以实 现对不同类型无人机的自主协同快速集成应用。 当然，实施本专利技术的任一产品不一定需要同时实现以上所述的所有优点。 本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其它优点可通过在所写的说明 书、权利要求书以及附图中所特别指出的方法来实现和获得。 需要说明的是，
技术实现思路
部分并非旨在标识出请求保护的主题的必要技术特征， 也并非是用来确定请求保护的主题的保护范围。所要求保护的主题不限于解决在
技术介绍
中提及的任何或所有缺点。【附图说明】 附图作为本专利技术的一部分，用来提供对本专利技术的进一步的理解，本专利技术的示意性 实施例及其说明用于解释本专利技术，但不构成对本专利技术的不当限定。显然，下面描述中的附图 仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他附图。在附图中： 图1为根据一示例性实施例示出的多无人机自主协同决策快速集成系统结构示意 图； 图2为根据一示例性实施例示出的多无人机追逐包抄的示意图。 这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本专利技术的构思范围，而是通过参考 特定实施例为本领域技术人员说明本专利技术的概念。【具体实施方式】下面结合附图以及具体实施例对本专利技术实施例解决的技术问题、所采用的技术方 案以及实现的技术效果进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部 分实施例，并不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多无人机自主协同决策快速集成系统，其特征在于，所述系统至少包括：地面监控中心、通信系统和板载飞行任务管理系统；所述地面监控中心包括：人机交互接口和自主协同决策模块；其中：所述人机交互接口被配置为接收用户指令和知识数据，并将所述用户指令和所述知识数据发送至所述自主协同决策模块；其中，所述用户指令包括本机指令和友机指令，所述知识数据包括现场态势数据及目标融合数据；所述自主协同决策模块包括：威胁评估模块、任务规划模块和自主决策模块；其中，所述任务规划模块包括：编队任务分配模块、自主任务规划模块和多机协商模块；其中：所述威胁评估模块被配置为根据所述目标融合数据，生成态势和威胁数据、任务和航路数据、威胁评估数据，并将所述态势和威胁数据、所述任务和航路数据发送至所述任务规划模块，以及将所述威胁评估数据发送至所述自主决策模块；所述多机协商模块被配置为根据所述友机指令、所述现场态势数据以及所述任务和航路数据，生成多机协商数据，并将所述多机协商数据发送至所述编队任务分配模块和所述自主任务规划模块；所述编队任务分配模块被配置为根据所述本机指令、所述态势和威胁数据、所述多机协商数据、所述现场态势数据及自主任务规划数据，生成编队任务分配数据；所述自主任务规划模块被配置为根据所述态势和威胁数据、所述现场态势数据、所述多机协商数据、所述编队任务分配数据及所述自主决策数据，生成所述自主任务规划数据；所述自主决策模块被配置为根据所述自主任务规划数据、所述现场态势数据及所述威胁评估数据，生成自主决策数据，并将所述自主决策数据经由通信系统发送至所述板载飞行任务管理系统，以及将所述自主决策数据反馈至所述自主任务规划模块。所述通信系统被配置为实现所述地面监控中心与所述板载飞行任务管理系统之间的无线通信；所述板载飞行任务管理系统包括指令解析与执行模块、指令打包模块、数据类型转换模块、航点存储与管理模块、自主航迹规划模块、无人机SDK控制模块；其中：所述指令解析与执行模块被配置为对由所述地面监控中心经所述通信系统发送来的指令进行解析，并根据解析的指令，调用所述无人机SDK控制模块；其中，所述指令包括所述自主决策数据；所述指令打包模块被配置为对由所述数据类型转换模块转换后的无人机状态信息进行打包，并将打包后的数据经所述通信系统发送至所述地面监控中心；所述数据类型转换模块被配置为对所述指令解析与执行模块解析后的指令进行数据类型转换，并在转换结果中含有航点信息时将所述转换结果发送至所述航点存储与管理模块，否则直接将所述转换结果发送至所述无人机SDK控制模块；航点存储与管理模块被配置为对所述航点数据进行管理与存储并将所述航点数据发送至所述自主航迹规划模块；所述自主航迹规划模块被配置为根据所述航点数据生成航迹数据并将所述航迹数据发送至所述无人机SDK控制模块；所述无人机SDK控制模块被配置为根据所述转换结果或所述航迹数据来控制所述无人机。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒲志强，杜晗，易建强，谭湘敏，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11